Các nhà khoa học từ Đại học Portsmouth của Anh và Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Mỹ tình cờ tạo ra một loại enzyme có khả năng phân hủy nhựa bằng phương pháp gây đột biến, mở ra giải pháp mới cho vấn đề ô nhiễm rác thải nhựa trên thế giới.
Nhóm nghiên cứu đã tập trung vào loài vi khuẩn ăn nhựa PET (nhựa dẻo nhiệt polyethylene terephthalate) có tên gọi là Ideonella sakaiensis, lần đầu tiên được phát hiện bởi các nhà khoa học Nhật Bản vào năm 2016.
Mục tiêu ban đầu của nhóm là hiểu được cấu trúc của enzyme PETase ở loài vi khuẩn này. Tuy nhiên, họ đã tiến xa hơn mong đợi khi tình cờ tạo ra loại enzyme đột biến có khả năng phân hủy nhựa còn tốt hơn enzyme PETase.
Các nhà khoa học đã sử dụng tia X cực mạnh, sáng gấp 10 tỷ lần ánh sáng Mặt Trời để tạo ra mô hình 3D có độ phân giải cực cao về cấu trúc của enzyme PETase.
Mô hình cho thấy nó có cấu trúc gần giống với enzyme cutinase được tìm thấy trong nấm và vi khuẩn. Sự khác biệt chỉ xuất hiện ở một vùng nhỏ bên trong enzyme PETase. Các nhà khoa học cho rằng đó chính là nhân tố cho phép enzyme này phân hủy nhựa.
Nhóm nghiên cứu thử biến đổi điểm hoạt động của enzyme PETase để làm nó giống với enzyme cutinase hơn. Kết quả thu được rất bất ngờ khi enzyme đột biến được tạo ra có khả năng phân hủy nhựa PET tốt hơn cả enzyme PETase trong vi khuẩn Ideonella sakaiensis.
Kết quả của nghiên cứu có ý nghĩa rất quan trọng. Ước tính hơn 8 triệu tấn rác thải nhựa bị thải xuống biển mỗi năm, hầu hết chúng cần hàng trăm năm để tự phân hủy trong môi trường tự nhiên.
"Enzyme được tạo ra thật đáng kinh ngạc. Nhựa plastic thông thường có thể mất tới 400 năm để phân hủy, nhưng bây giờ chúng ta đã có thể phân hủy chúng chỉ trong vài ngày", giáo sư John McGreehan từ Đại học Portsmouth cho biết.
Nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences của Mỹ. Các nhà khoa học cho biết cần thêm thời gian nghiên cứu để cải tiến enzyme, với hy vọng có thể sớm ứng dụng chúng trên quy mô lớn để xử lý rác thải nhựa trên toàn thế giới.
